1 工程概况
1.1 燕庄站基本概况
郑州地铁6号线燕庄站位于郑州市金水路与未来路交叉口西北角，与地铁1号线燕庄站呈L型布置，利用换乘通道进行换乘。车站采用明挖法施工，主体围护结构采用1200mm厚地下连续墙，车站共设2个出入口、2个风亭以及1个换乘通道。本站为地下4层车站，中部标准段因下穿金水河为地下3层，车站与金水河相交成57°夹角。车站主体结构长189.2m，标准段宽23.9m，过河段长度为48.5m，车站主体东侧为现状金水河外扩桥幅，距离车站结构仅3.4m，如图1所示。
图1 6号线燕庄站平面位置图
金水河河道全长28.2km，为郑州市区排涝泄洪的骨干河道之一。本站点处河道为复式断面，河底宽20.8m，两岸边坡为1:2，距河底约2m处设有二级坡道，坡道宽2m，河道上口总宽平均为40m，河道边坡采用浆砌块石防护，河底标高为88.766m，为满足金水河正常的流水要求，河道范围内的车站顶板标高为87.212m，如图2所示。
图2 车站纵剖面与金水河位置关系图
1.2 工程水文地质特点
1.2.1 工程地质
本站主体基坑开挖深度为28.4～30.2m，车站开挖范围内地层主要为①1杂填土、②3-1黏质粉土、②2-1粉质黏土、②5-1细砂等，基底处的土层主要为②5-1细砂。2019年11月21日，勘察单位对金水河进行补勘，该钻孔位于金水河河道内，①1杂填土及②2-1粉质黏土较厚，②2-1粉质黏土中局部夹有淤泥质土，本次补勘的基底持力土层主要为③2-1粉质黏土及②5-1细砂，地基土承载力较高。
1.2.2 水文
拟建的6号线燕庄站主体部分穿越金水河，据调查，金水河河床已经过防渗漏处理，河水与地下水的水力联系较弱。金水河为自西向东流向，水深0.5～3.0m，水位根据季节不同而变化，每年7月至9月为汛期，10月至次年6月非汛期。
根据勘察报告显示，本场地稳定地下潜水水位埋深介于5.3～7.5m，无承压水。年水位变化幅度约1～2m，近3～5年水位变幅约3～5m，历史最高水位埋深地表以下2m。本场地地下水类型为第四纪松散岩类孔隙潜水，地下水主要赋存于粉细砂层及粉质黏土层中。
2 过河段施工筹划
金水河作为郑州市排涝泄洪的骨干河道之一，在车站施工期间需保证正常的排水，不可对河道截流。受未来路交通、河道南侧广场和金水河桥的影响，河道改移实施困难，对市容市貌影响大，造价较高。同时，金水河上游不定期会泄洪至下游，水量较大，对车站基坑施工有一定的影响，因此，结合现场实际条件，在车站施工前，需利用非汛期采取合理可行的导流措施，保证金水河正常排流功能。
在确定对金水河采取导流措施后，考虑在车站上方设置钢筋混凝土渡水槽，渡水槽为“U”型结构，整体搁置在车站主体围护结构上部，渡水槽下方设置15根临时中立柱（施工工艺为Φ1500mm钻孔灌注桩），以满足相应的承载能力。根据车站施工图设计，渡水槽下方的支撑为800mm×800mm混凝土支撑，如图3所示。渡水槽保持与河道平行，与车站相交成57°夹角，根据郑州市河道管理处所要求，金水河汛期需保证16m的过水断面，结合现场实际情况及对汛期河道过水断面的要求，渡水槽的尺寸设置为36m（长）×16m（宽）×4.8m（高）。
图3 渡水槽平面、剖面布置图
车站过河段分为2个阶段施工。第1阶段在非汛期施工，主要施工钢筋混凝土挡土墙围堰以及渡水槽，并在汛期来临之前将金水河导流至渡水槽。第2阶段主要施工钢筋混凝土挡土墙围堰，为车站主体围护结构施工创造场地条件。由于金水河在第1阶段已导流至渡水槽，因此第2阶段围堰施工不受汛期影响，可以根据现场实际施工条件及天气状况，灵活调整施工时间。
2.1 第1阶段围堰
第1阶段围堰于2019年10月进场施工，在非汛期内完成施工。本阶段在金水河北侧施工钢筋混凝土挡土墙，南侧留有3m宽的河道用于非汛期河水导流。围堰内分层回填水泥土，然后浇筑钢筋混凝土地坪，以满足车站主体围护结构施工的场地要求。围堰场地具备条件后，依次施工渡水槽下的临时中立柱及车站主体地下连续墙。施工完成后，破除围堰内钢筋混凝土地坪，土方开挖至地下连续墙墙顶，施工冠梁、混凝土支撑以及渡水槽。车站过河段为地下3层，该范围内的冠梁及地下连续墙标高降低至河床底，如图4、图5所示。渡水槽施工完成后，利用临时砂袋将河水导流至渡水槽内。
图4 第1阶段施工平面布置图
图5 第1阶段围堰剖面示意图
2.2 第2阶段围堰
第2阶段主要施工金水河南侧的钢筋混凝土挡土墙。本阶段挡土墙设置在车站主体东西两侧，并与渡水槽相连接。围堰内同样分层回填水泥土，并浇筑钢筋混凝土地坪，为车站主体围护结构施工创造场地条件，如图6、图7所示。第2阶段围堰施工完成后，车站主体结构施工期间无需再对河水进行导流，车站主体可一次性进行基坑开挖及结构施工，渡水槽下的车站结构利用盖挖法施工。
图6 第2阶段围堰施工平面布置图
图7 第2阶段围堰剖面示意图
3 挡土墙施工
3.1 挡土墙截面优化
原挡土墙采用倒“T”型截面，墙身高8.1m，墙顶宽0.5m，迎水面及迎土面倾斜坡度均为1:0.07，两侧墙趾悬挑长1.1m，墙趾跟部高0.5m，墙趾端部高1.0m，墙趾覆土埋深为3.0m，具体尺寸如图8所示。使用该截面存在如下弊端：
1）墙趾区域开挖困难。在河道开挖过程中发现，金水河河底土质较差，淤泥层厚度达1m，开挖后渗水较严重，开挖至深度2m时，边坡周边出现局部的坍塌，开挖至3m施工难度大，费时费力。
2）施工安全风险高。下部墙趾高度为3m，需搭设排架施工，施工人员需长时间在开挖区域进行钢筋绑扎、模板安装等工作，施工安全风险高。
3）耗时耗力耗材。开挖深度3m，开挖过程中需采取相应措施对周围土体进行支护，会增加人员及机械设备的投入。
在与建设、监理单位充分沟通，经设计单位验算后，决定采用悬臂式挡土墙，并降低墙趾覆土埋深。优化后的挡土墙墙身高6.3m，墙顶宽0.5m，迎水面倾斜坡度为1:0.07，迎土面无坡度。墙趾悬挑长0.85m，墙趾跟部高0.5m，墙趾端部高1.0m；墙踵悬挑长3.0m，墙踵跟部高0.5m，墙踵端部高1.0m。墙趾埋深降低为1.5m，极大地降低了施工难度。具体尺寸如图9所示。
优化后的悬臂式挡土墙，大大降低了河道内墙趾开挖施工的风险，同时，优化后的挡土墙截面面积为7.5m2，原设计挡土墙截面面积为8.7m2，同比降低1.2m2，节约了钢筋、混凝土、模板等材料，降低了施工成本。
图8 优化前（S=8.7m 2 ）挡土墙截面
图 9 优化后（S=7.5m 2 ）挡土墙截面
3.2 施工流程
由于挡土墙墙趾尺寸较大，所需要的施工区域也较大，因此对第1阶段围堰挡土墙进行分段施工。先施工平行于金水河方向的第1段挡土墙，再施工东西两侧的第2段挡土墙，如图10所示。挡土墙施工期间，利用临时砂袋围堰对金水河进行导流。
图10 挡土墙分段施工
第1步，河道开挖时，在开挖区域周边插入180mm×110mm×12mm的角钢进行护土，单根角钢长度4.0m，插入深度2.5m，角钢间距控制在30～40cm。开挖河道至墙趾深度之后，先浇筑1层10cm厚的素混凝土垫层，然后进行墙趾的钢筋绑扎及立模，墙趾顶部预留1m钢筋。浇筑混凝土并养护直至强度达到要求后，对墙趾区域进行土方回填。第2步，施工下部2.4m高墙体。利用排架搭设墙身竖向模板，围堰内外模板之间利用对拉螺栓固定，对拉螺栓处焊接止水钢片，顶部同样预留1m钢筋，浇筑混凝土并养护直至强度达到要求。第3步，完成对剩余2.4m墙体的混凝土浇筑，浇筑前对墙体顶部新老混凝土接合面进行凿毛处理。第4步，在围堰内部分层回填水泥土，并碾压密实，以满足场地地基承载力要求，回填至场地标高后，然后浇筑钢筋混凝土地坪。挡土墙施工流程如图11所示，挡土墙施工期间，利用临时砂袋围堰对金水河进行导流。
图11 挡土墙施工流程
3.3 施工效果
挡土墙拆除模板后混凝土成型质量良好，无蜂窝、麻面、裂缝、漏浆现象，如图12所示。2020年1月20日，对挡土墙布设了7个监测点位，并采集相应的坐标及标高作为初始值，如图13所示。1月20日至3月1日，第1阶段围堰内无施工作业；3月2日至3月29日，围堰内施工完成7根Φ1500mm临时中立柱和4根Φ1000mm抗拔桩，相关监测数据表1所示。
图12 第1阶段围堰挡土墙效果图
图13挡土墙监测点位布置
表1 第1阶段围堰挡土墙观测数据记录
4 结语
通过上述过河段施工筹划、挡土墙截面优化、分段施工等措施，有效解决了燕庄站过河段施工场地及金水河导流问题。燕庄站第1阶段围堰于2019年10月中旬开始施工，目前第1阶段围堰挡土墙已全部施工完成，并于2020年1月15日顺利完成了围堰内的土方回填工作。在2020年3月的临时中立柱施工过程中，累计沉降值及累计水平位移均在可控范围内，经实践验证，悬臂式挡土墙在燕庄站围堰施工过程中得到顺利实施，对同类型的其他项目具有一定的参考价值。
摘自《上海隧道》